卷积神经网络在红木树种识别中的应用

  目的  不同类型的红木由于生长周期和木材特性的不同，导致商业价格差异悬殊，其中还包含有国家保护木种。本研究旨在找到能准确地识别红木种类的方法，以防止交易中的欺诈行为和保护树种。  方法  以国家林业和草原局木材与木竹制品质量检验检测中心(昆明)实际检测中累积的黄檀属Dalbergia和紫檀属Pterocarpus中的交趾黄檀D. cochinchinensis、刀状黑黄檀D. cultrata、卢氏黑黄檀D. louvelii、巴里黄檀D. bariensis、奥氏黄檀D. oliveri、大果紫檀P. macrocarpus、檀香紫檀P. santalinus等7种红木的376个样本作为基本数据，使用计算机算法扩展样本数量，提出自动化识别红木的卷积神经网络模型。  结果  该方法能够自动提取适合模型分类识别的特征，使用更为便捷，相比其他传统方法识别效果更准确的，结果证明平均识别精度达99.4%。  结论  自建的卷积神经网络可以有效识别红木树种，虽然在调参优化与训练时间大于VGG16等迁移学习方法，但泛化能力更强，证明了自建模型在红木识别应用上优于迁移学习模型。图7表4参23     

不同林分密度人工林赤松物理力学性质的比较

对延吉市帽儿山不同林分密度的人工林赤松(Pinus densiflora)的物理力学性质差异进行研究.结果表明:2个不同林分密度材绝干密度平均值相同;弦向、径向和纵向干缩率,林分密度相对低的林分人工林赤松大于林分密度相对高的林分人工林赤松;抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉和抗压强度、横纹弦向和径向抗压强度,林分密度相对低的林分人工林赤松要高于林分密度相对高的林分人工林赤松;弦面和径面抗剪强度,林分密度相对低的林分人工林赤松低于林分密度相对高的林分人工林赤松;2个不同林分密度人工林赤松的径向干缩率、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、横纹弦向和径向抗压强度差异达0.01显著水平,抗弯强度差异达0.05显著水平,绝干密度、弦向干缩率、纵向干缩率、顺纹抗拉强度无显著差异.     

人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质的比较

根据人工林赤松Pinus densiflora木材的管胞长度、微纤丝角、管胞长宽比、基本密度、晚材率及生长轮宽度等材性指标的测试数据,采用最优分割法划分出人工林赤松的幼龄材与成熟材的界限,分析了人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现.结果表明:赤松的幼龄期为小于12 a,抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度和弦向横纹抗压强度等指标成熟材高于幼龄材,径向横纹抗压强度、弦面抗剪强度、径面抗剪强度、弦向抗劈强度和径向抗劈强度等项指标幼龄材高于成熟材.其中,抗弯强度、抗弯弹性模量、径向横纹抗压强度和弦面抗剪强度差异达0.01显著水平,顺纹抗拉强度差异达0.05显著水平.图1表6参6     

毛竹竹篼顺横纹抗剪性能的试验

为了获得毛竹竹篼的顺横纹抗剪性能,以毛竹竹篼为试验材料,在微控电子万能试验机上进行抗剪试验。结果表明:竹篼含水率12%时,横纹V向抗剪强度均值为24.1 MPa、横纹H向抗剪强度均值为23.2 MPa、顺纹V向抗剪强度均值为12.4 MPa、顺纹H向抗剪强度均值为8.4 MPa。当竹篼含水率提高10%时,则顺纹V向抗剪强度降低约4%、顺纹H向抗剪强度降低约8%、横纹V向抗剪强度降低约7%、横纹H向抗剪强度降低约5%;当基本密度提高10%时,则顺纹V向抗剪强度提高约8%、顺纹H向抗剪强度提高约20%、横纹V向抗剪强度提高约15%、横纹H向抗剪强度提高约14%。竹篼含水率是影响竹篼抗剪性能的主要因素。竹子采伐后,竹篼在活性期间内,随着时间的推移和竹篼含水率的降低,竹篼的抗剪强度逐渐增大;当施加平行于厚度方向的载荷使竹篼维管束产生顺纹分离,竹篼最易被破坏。     

应用小波分析法对马尾松胶合木表面声发射信号特征检测

针对胶合木损伤的声发射(AE)无损检测问题,研究胶合木表面AE信号波形特征及其沿顺纹和横纹方向的传播规律。首先,采用铅芯折断的方式在马尾松胶合木表面产生人工AE源,通过采样频率为500 k Hz的4通道高速采集系统收集原始AE信号。然后对采集的原始信号进行5层小波分解,通过对各层高频信号的分析获取AE信号的频域特征并进行AE信号重构。最后,根据信号相关性分析和时差定位方法研究AE信号沿顺纹和横纹方向的传播速度。试验结果表明AE信号在胶合木表面传播时,不仅信号幅值明显衰减,而且信号频率也会发生改变,并且AE信号在顺纹和横纹两个方向上的传播速度存在明显差异。     

木榫旋转摩擦焊接抗拉拔力的影响因素

在红松(Pinus koraiensis Sieb. et. Zucc)木材基材上钻制2种规格可插入木榫棒的预钻孔(预钻孔径8、9 mm,深度40 mm)、选取2种规格红松材质的木榫棒(长100 mm,直径10、12 mm),分别进行不同木榫棒直径与预钻孔孔径比、不同基材纹理的圆棒木榫旋转焊接试验,并与敲击试验试件进行对比,分析不同试验方法对焊接试件抗拉拔力的影响。结果表明:①木榫旋转焊接能明显提高连接的抗拉拔力,高于敲击试件300%以上,焊接界面上有大量熔融物质,说明木榫旋转焊接对于连接强度的提升具有明显作用。②随着木榫棒直径与预钻孔孔径比的增加,抗拉拔力逐渐增大,在同一木榫棒直径与预钻孔孔径比时,顺纹基材焊接产生的抗拉拔力高于横纹基材。③纹理对于焊接性能的影响十分显著,对焊接后木榫棒焊接部位的形态进行观察,横向纹理对木榫棒直径的削减作用更为明显,顺纹焊接后木榫棒整体呈圆台状,木榫棒直径的变化更为平滑;对焊接带进行观察,顺纹焊接的焊接带平均宽度明显高于横纹焊接带平均宽度,同参数规格时,顺纹焊接试件抗拉拔力高于横纹焊接试件抗拉拔力。     

无损检测方法在红木制品识别中的应用

主要研究无损识别方法在红木制品识别中的应用,通过其与传统识别方法的比较与分析,得出2种识别方法获取的红木制品的图片,其横切面、弦切面及径切面上的红木识别的主要构造特征基本相同,完全满足于红木制品识别。这种方法解决了传统识别方法存在的破坏性问题。     

琵琶共鸣面板的振动模态分析

为研究琵琶共鸣面板的声学振动性能，采用快速傅里叶变换频谱分析仪测定了共鸣面板在0～1 000 Hz频率范围内的各阶振动频率，并分析了各阶振动频率对应的振动模态。结果表明:共鸣面板的振动可以分成顺纹理方向弯曲振动、横纹理方向弯曲振动、顺纹理与横纹理方向弯曲振动叠加而成的扭转振动3种，但扭转振动的振型并不是简单地由2个方向的弯曲振动叠加而成；各阶振动振型基本呈y轴（顺纹理方向）对称，但并不完全呈x轴（横纹理方向）对称，这主要是由琵琶共鸣面板的仿梨形结构决定的；对于（0,n）、（1,n）、（2,n）、（3,n）的各阶频率，当n值由0逐步增大时，共振频率的变化具有相似的增长趋势。      

冷压成型工艺及取材部位对结构用重组竹力学性能的影响

为了对比“热压”和“冷压-热固化”两种工艺重组竹的材料强度等级,并探明“冷压-热固化”制备工艺对重组竹方材表、芯层材力学性能的影响,以及为丰富方材二次加工切割板材的应用场景和提高力学性能稳定性提供试验分析基础,设计并开展了两种工艺重组竹的力学性能试验。试验采用了抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、横纹全部抗压比例极限、横纹局部抗压比例极限等7个指标,420个试件。结果表明：热压成型重组竹除抗弯弹性模量和顺纹抗拉强度相对较低外,其他力学性能均明显优于冷压-热固化工艺制备的重组竹,且两种工艺制备成型的重组竹的强度等级均达到10E-90f;冷压成型-热固化重组竹表、芯层材试件的顺纹抗拉、抗压强度和横纹比例极限应力具有极显著性差异,下表层顺纹抗压强度和横纹抗压比例极限应力低于芯层和上表层,而其顺纹抗拉强度高于后两者;冷压成型-热固化工艺重组竹的横纹全部抗压比例极限应力在厚度方向上变异最大,变异系数为20.9%,顺纹抗拉强度变异系数为10.61%。冷压重组竹方材力学性能在厚度方向上较大的变异性由板坯胶黏剂分布不均、固化分层和受热不均导致。     

不同初植密度人工兴安落叶松木材物理力学性质比较

以东北林业大学帽儿山实验林场老山实验站的人工兴安落叶松林为例．对３种不同初植密度 Ｌ２１（１． ５ ｍ × ２． ０ｍ）、 Ｌ２２（３． ０ ｍ × ３． ０ ｍ）、 Ｌ２３（２． ５ ｍ× ２． ５ ｍ）林分的人工落叶松木材物理力学性质性向变异进行比较研 究。结果表明：①生长速率．晚材率、以及气干时径向、弦向和体积干缩率均表现为：Ｌ２３＞Ｌ２１＞Ｌ２２；全干时径 向、弦向和体积干缩率均表现为：Ｌ２３＞Ｌ２２＞Ｌ２１。②生长速率、生长轮宽度、晚材率３项指标差异不显著、生长 轮密度和干缩率则表现为差异十分显著。③力学性质指标中．抗弯强度、顺纹抗压强度、横纹局部抗压和横纹全部抗 压强度差异显著．而且抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、横纹局部抗压和横纹全部抗压强度的平均值表现为： Ｌ２３＞Ｌ２２ ＞Ｌ２１。采用综合坐标法分析．Ｌ２３林分树木生长速度较快．晚材比重大．主要力学性质好．木材材质较好．     

肋木对钢琴音板声振动传播性能的影响

以4云杉属树种的8块实际立式钢琴共振板为研究对象(每一树种均为2块共振板),测定了粘贴肋木前的共振板、粘贴肋木后的音板及制成钢琴后音板的振动传播响应时间,比较分析了粘贴肋木前共振板与粘贴肋木后音板的振动传播速率的变化;并分析了制成钢琴后音板的顺纹理与横纹理方向振动传播速率的差异.结果表明:①对于加肋木后的音板,其声振动横向传播速率较未加肋木有明显提高,速率提高程度在1倍左右.②制成钢琴后音板的顺纹理与横纹理方向的振动传播速率相差较少,除远东红皮云杉第1号音板外,其它音板的顺纹理与横纹理方向振动传播速率比值均分布在1.04～1.27之间.说明由于肋木的存在,在很大程度上降低了音板顺纹理与横纹理方向之间振动传播速率的差异,使音板受到来自琴弦振动的激励后,可在尽量短的时间内使整个音板均匀振动起来.     

激光烧灼后的木材表面特征比较研究

为将激光烧灼应用到木材的生产加工中,从不同树种、不同切面和切面角度3方面探究了激光烧灼后的木材微观表面。以常见硬木树种黄柏木和软木树种红松为样材,对样材的横、径向切面依次进行铣削加工和激光烧灼加工试验,得到不同的加工表面。借助扫描电镜观察2种树种在不同条件下加工后的表面形貌,结合木材本身的微观结构,进而总结树种本身密度、木材表面纹理、加工表面角度等微观因素对激光烧灼加工木材表面效果的影响。结果表明,硬木的树材经烧灼加工后的表面平整度要好于软木的树材;硬木树材顺纹加工和坡面加工得到的表面光滑度最好。实际生产过程中,激光烧灼的对象应尽量采用硬木树种,在激光烧灼前的预铣削加工中,应尽量采用顺纹加工和坡面加工。     

周向约束对木材压缩吸能特性的影响

通过准静态压缩试验,考察轻木、泡桐、杉木、毛白杨4种木材在周向约束条件时,顺纹和横纹的压缩力学行为、破坏形态、吸能特性,并利用t检验分析其差异显著性。结果表明：(1)周向约束木材的顺纹压缩应力-应变曲线仍表现为“三阶段”特征,周向约束可抑制木材剪切扩展、大幅屈曲变形等非稳态破坏,曲线平台阶段应力基本与破坏强度持平。(2)泡桐、杉木、毛白杨顺纹压缩的吸能能力、平台阶段平稳性显著提高,其单位体积吸能值分别提高了15.51%、53.02%、48.15%,理想吸能率增大了35.93%、24.24%、86.00%。(3)周向约束木材的径向与弦向压缩力学行为、吸能特性相似,木材压头侧边纤维受试样中部拉伸和剪切作用发生竖向剥离,并沿压缩方向产生裂纹。(4)与无约束压缩相比,周向约束轻木、泡桐横纹压缩应力-应变曲线形状无明显变化,径向压缩单位体积吸能值分别提高了325.51%、182.60%,弦向压缩单位体积吸能值分别提高了430.57%、255.66%;杉木、毛白杨周向约束时横纹压缩应力-应变曲线变为无平台区的“两阶段”形式,理想吸能率均显著降低。     

软化处理对桉木刨切单板质量的影响

为改善刨切厚单板质量,减少水热处理时间,采用带实时喷蒸加热功能的刨切试验装置,在冷水浸泡、冷水浸泡再喷蒸加热、水煮软化和水煮软化再喷蒸加热4种条件下对桉木进行刨切试验,刨切厚度为1~6 mm。结果表明:单板表面粗糙度为4.29~14.30μm,随刨切厚度的增加而增加,其中横纹方向表面粗糙度大于顺纹方向,但都能满足GB/T 13010—2006的要求;单板背面裂隙度在刨切厚度为2~6 mm时变化幅度不大。相对于未喷蒸加热的情况,采用实时喷蒸加热刨切的单板横纹表面粗糙度、顺纹表面粗糙度和背面裂隙度的最大降低百分率分别为11.55%、23.12%和28.06%,表明采用实时喷蒸加热处理对改善单板质量效果明显;其中,在水煮软化再喷蒸加热的条件下,刨切单板表面粗糙度和背面裂隙度最小。     

淹水程度对枫杨木材力学性质与气干密度、解剖特征间关系的影响

对2组不同淹水程度下的枫杨木材力学性质与其气干密度、解剖特征间的关系进行了研究.结果表明,枫杨木材气干密度与抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和横纹(全部)抗压强度间的二项式回归效果比直线回归、指数回归及幂函数回归都好;第1组回归效果优于第2组,但总体上相关性不太高.木材抗弯强度等力学指标与木材解剖特征间具有较高的相关性,横纹(全部)抗压强度与双壁厚间的相关性在径、弦向上存在着较大的差异.     

橡胶木改性材表面涂饰的色差色泽研究

通过对橡胶木进行热改性处理和糠醇浸渍处理,采用PE或PU组分清漆进行涂饰,对涂饰前后试材的材色和光泽度进行研究。结果表明:糠醇改性材与热改性材涂饰前后的色差值为12~24,PE涂饰的变化值略大于PU涂饰;色度指标中,对照材和改性材的明度L*均降低,但红绿度和黄蓝度的变化则与改性方法、改性程度有关;170℃热改性材的红绿度和黄蓝度明显上升,210℃热改性材的红绿度和黄蓝度则明显下降;高增重率糠醇改性材的红绿度和黄蓝度均显著下降,而低增重率的红绿度基本不变、黄蓝度下降明显;改性和涂饰缩小木材顺纹和横纹方向的光泽度差异,但PE和PU涂饰之间的差异不明显。     

磁控溅射镀铜木材单板导电性能和润湿性能

以樟子松单板为研究对象,采用磁控溅射的方法在木材单板表面制备铜薄膜,分析镀铜木材单板导电性能和润湿性能。结果表明:在溅射镀膜初期,不能检测到样品的方块电阻,木材单板表面导电性能较差;镀膜时间超过150 s的样品能够检测到方块电阻值,而且随着镀膜时间的增加,镀铜木材单板的方块电阻逐渐变小,导电性增强;未封闭处理的镀铜木材单板横纹方块电阻要比顺纹的方块电阻高出1.5倍。当溅射时间为150 s时,接触角接近90°;随着磁控溅射镀铜时间增加,木材单板的接触角逐渐增大,亲水性逐渐降低,木材单板表面润湿性也实现了由亲水性向疏水性转变。     

人工林刺槐木材物理力学性质研究

目的刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。方法本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。结果刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。结论10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭示了木材密度变化的内在机理。      

木材强度超声检测的研究

本文采用超声脉冲首波等幅法测试了红松(Pinus koraiensis)、兴安落叶松(Lerix dahurica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)和紫椴(Trlia amurenis)四种无疵气干材的顺纹和横纹超声速度及超声弹性模量,并用一元和二元回归分析了这两种超声参数与木材顺纹抗压强度和抗弯强度的相关性。结果表明: 1.轴向超声弹性模量与顺纹抗压强度、抗弯强度的相关紧密,相关方程可用一元线性函数或幂函数表示。 2.以轴向超声速度和木材密度为变量与顺纹抗压强度或抗弯强度建立的二元线性或幂函数相关方程,其相关程度较一元回归更为紧密,累计误差也有所减小。 3.幂函数与线性函数的相关系数(r)大致相等。 4.横向超声参数与顺纹抗压强度的相关显著,而与抗弯强度的相关不显著。 5.采用“首波等幅法”可对2×2×3cm的标准试样进行有效的检测,解决了小试样不易测试的问题。     

透明涂饰对家具用温致变色饰面材料材色的影响

以热敏黑为隐色剂、双酚a为显色剂、十四醇为溶剂,制备温致变色复配物,通过超声浸渍法将其引入到家具表面装饰用的单板基材上,并对其进行透明涂饰处理,研究聚氨酯清漆透明涂饰对温致变色木材的材色、热变色性能和热稳定性能的影响。结果表明,清漆涂饰较未涂饰的温致变色木材而言,其表面色相向偏绿偏黄的方向变化,且材料表面的明度上升。清漆涂饰处理的材料颜色恢复存在迟滞现象,且材料表面消色和复色反应开始温度升高,复色速度加快。冷热循环处理后的温致变色胡桃楸、杨木和枫木涂饰材表面材色热稳定性较好,均优于素材,总色差值的波动区间分别为26.76~36.70、20.82~29.54、18.49~29.07。